集成风能-太阳能联合发电装置的浮筒式悬浮隧道

本发明涉及跨海通道工程技术和发电，特别是涉及一种集成风能-太阳能联合发电装置的浮筒式悬浮隧道。

背景技术：

1、随着现代社会交通的需求不断增长，人们对安全穿越广阔水域的方法产生了浓厚兴趣。在过去几十年中，为了跨越峡湾、湖泊等水域，人类主要依赖桥梁和沉管隧道。然而，考虑到安全性、经济性和技术方面的限制，这些传统方法并非跨越较深、较宽水域的最佳选择。悬浮隧道(submergedfloating tunnel，sft)是一种新型的水下交通结构，其充分利用水体的浮力、结构自重和支撑系统，以保持结构的动力平衡，使其悬浮在水中特定深度。这种结构形式克服了工程结构长度的限制，特别在跨越宽且深的海洋峡湾时具有独特的优势。相对于传统的跨水交通结构，悬浮隧道具有经济、环保、环境适应性强、施工成本低、选址灵活、通行时间短、对环境影响小、单位长度建设成本低、不受恶劣天气影响、全天候通行等多重优势。这一创新型水域交通结构概念被认为是穿越宽而深海域的最佳选择，一经问世就受到了国内外学术界和工业界的广泛关注。目前，悬浮隧道建造成本较高，且内部有较多用电设备，需从陆地连接电网用电，运营维护较为麻烦。

2、另一方面，随着海洋技术的不断进步和对可再生能源的需求增加，海洋能源逐渐成为可持续发展和多元化能源供应的重要组成部分。海上风机和海上光伏的施工和安装在深远海的成本较高，且难度巨大。如何充分利用海洋空间资源，提高海洋空间资源利用效率，加速实现能源结构的低碳转型，也是现有技术面临的挑战。

3、需要说明的是，在上述背景技术部分公开的信息仅用于对本申请的背景的理解，因此可以包括不构成对本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。

技术实现思路

1、本发明的主要目的在于克服上述背景技术的缺陷，提供一种集成风能-太阳能联合发电装置的浮筒式悬浮隧道。

2、为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

3、一种集成风能-太阳能联合发电装置的浮筒式悬浮隧道，包括风力发电系统、光伏发电系统和浮筒式悬浮隧道，所述浮筒式悬浮隧道包括隧道管体和与所述隧道管体相连的浮筒，所述风力发电系统和所述光伏发电系统布置在所述浮筒的顶面，所述风力发电系统和所述光伏发电系统通过电缆向所述浮筒式悬浮隧道内的用电设备供电。

4、进一步地：

5、所述浮筒式悬浮隧道包括平行布置的两个隧道管体，双向车道分别配置于所述两个隧道管体内，所述两个隧道管体之间通过安全通道连接，所述隧道管体通过连接结构悬挂于所述浮筒的下方，所述浮筒和所述连接结构内设置有电缆通道，所述电缆通过所述电缆通道从所述风力发电系统和所述光伏发电系统延伸到所述浮筒式悬浮隧道内。

6、沿所述隧道管体的轴向间隔布置有多组所述连接结构和所述浮筒。

7、所述安全通道为矩形截面，与所述两个隧道管体刚性连接。

8、所述连接结构为垂直连接在所述隧道管体与所述浮筒之间的连接轴。

9、所述风力发电系统包括至少一台垂直轴风力发电机。

10、所述风力发电系统包括分别布置于浮筒顶面的四个角落边缘处的四台垂直轴风力发电机。

11、所述光伏发电系统包括光伏板阵列和支撑机构，所述光伏板阵列由所述支撑机构架空置于所述浮筒的顶面。

12、所述支撑机构经配置可调整所述光伏板阵列的高度和倾斜角度。

13、所述浮筒内设置有用于储存、管理和分配电能的控制单元，所述垂直轴风力发电机和光伏板阵列产生的电能通过所述电缆传输至所述控制单元，随后传输至所述隧道管体内的用电设备或纳入电网系统。

14、本发明具有如下有益效果：

15、本发明提供了一种集成风能-太阳能联合发电装置的浮筒式悬浮隧道，其是一种布置有风能-太阳能联合发电装置的新型浮筒式悬浮隧道，通过将风力发电系统、光伏发电系统布置在浮筒式悬浮隧道的浮筒上，有效地利用海上风能和太阳能转化的电能为悬浮隧道内的用电设备提供可持续的、环保的能源来源，另外剩余的电能可以纳入电网，进一步降低悬浮隧道的运营成本。悬浮隧道和风能-太阳能联合发电装置的整合，促进了海洋空间的立体开发应用，提高了海洋空间资源的集约化利用程度和空间资源利用效率，实现海洋资源开发效益的最大化。

16、风能-太阳能联合发电装置以悬浮隧道的浮筒装置为载体，可有效的降低成本和安装难度，有利于海上风机和海上光伏向深远海海域发展。此外，浮筒装置的稳定性确保风机和光伏板在深远海的海域环境中能够持续高效运行。

17、与传统技术相比，本发明实施例的优点优势主要体现为：

18、(1)悬浮隧道建造成本较高，且内部有较多用电设备，需从陆地连接电网用电，运营维护较为麻烦。风能-太阳能联合发电装置可提供悬浮隧道运营所需的电力，剩余电力可并入电网，提升了悬浮隧道的经济性，具有较高的实用价值和发展前景。

19、(2)风能-太阳能联合发电装置和浮筒式悬浮隧道结合的新型方式，促进了海洋空间的立体开发应用，提高了海洋空间资源的集约化利用程度和空间资源利用效率，实现海洋资源开发效益的最大化。

20、(3)浮筒式悬浮隧道更适合于深远海，例如挪威的松恩峡湾，水深可达1300m，海上风机和海上光伏的施工和安装在深远海的成本较高，且难度巨大。因此，以悬浮隧道的浮筒装置为载体，可有效的降低成本和安装难度，有利于海上风机和海上光伏向深远海海域发展。此外，浮筒装置的稳定性确保风机和光伏板在深远海的海域环境中能够持续高效运行。

21、(4)光伏发电系统允许系统根据太阳位置和光照强度进行实时优化，确保在不同天气和时间条件下都能最大程度地吸收太阳能。

22、本发明融合悬浮隧道工程和海上能源开发利用技术，充分利用海洋空间资源，提高海洋空间资源利用效率，加速实现能源结构的低碳转型。

23、本发明实施例中的其他有益效果将在下文中进一步述及。

技术特征：

1.一种集成风能-太阳能联合发电装置的浮筒式悬浮隧道，其特征在于，包括风力发电系统、光伏发电系统和浮筒式悬浮隧道，所述浮筒式悬浮隧道包括隧道管体和与所述隧道管体相连的浮筒，所述风力发电系统和所述光伏发电系统布置在所述浮筒的顶面，所述风力发电系统和所述光伏发电系统通过电缆向所述浮筒式悬浮隧道内的用电设备供电。

2.如权利要求1所述的集成风能-太阳能联合发电装置的浮筒式悬浮隧道，其特征在于，所述浮筒式悬浮隧道包括平行布置的两个隧道管体，双向车道分别配置于所述两个隧道管体内，所述两个隧道管体之间通过安全通道连接，所述隧道管体通过连接结构悬挂于所述浮筒的下方，所述浮筒和所述连接结构内设置有电缆通道，所述电缆通过所述电缆通道从所述风力发电系统和所述光伏发电系统延伸到所述浮筒式悬浮隧道内。

3.如权利要求2所述的集成风能-太阳能联合发电装置的浮筒式悬浮隧道，其特征在于，沿所述隧道管体的轴向间隔布置有多组所述连接结构和所述浮筒。

4.如权利要求2所述的集成风能-太阳能联合发电装置的浮筒式悬浮隧道，其特征在于，所述安全通道为矩形截面，与所述两个隧道管体刚性连接。

5.如权利要求2所述的集成风能-太阳能联合发电装置的浮筒式悬浮隧道，其特征在于，所述连接结构为垂直连接在所述隧道管体与所述浮筒之间的连接轴。

6.如权利要求1至5任一项所述的集成风能-太阳能联合发电装置的浮筒式悬浮隧道，其特征在于，所述风力发电系统包括至少一台垂直轴风力发电机。

7.如权利要求6所述的集成风能-太阳能联合发电装置的浮筒式悬浮隧道，其特征在于，所述风力发电系统包括分别布置于浮筒顶面的四个角落边缘处的四台垂直轴风力发电机。

8.如权利要求1至7任一项所述的集成风能-太阳能联合发电装置的浮筒式悬浮隧道，其特征在于，所述光伏发电系统包括光伏板阵列和支撑机构，所述光伏板阵列由所述支撑机构架空置于所述浮筒的顶面。

9.如权利要求8所述的集成风能-太阳能联合发电装置的浮筒式悬浮隧道，其特征在于，所述支撑机构经配置可调整所述光伏板阵列的高度和倾斜角度。

10.如权利要求1至9任一项所述的集成风能-太阳能联合发电装置的浮筒式悬浮隧道，其特征在于，所述浮筒内设置有用于储存、管理和分配电能的控制单元，所述垂直轴风力发电机和光伏板阵列产生的电能通过所述电缆传输至所述控制单元，随后传输至所述隧道管体内的用电设备或纳入电网系统。

技术总结一种集成风能‑太阳能联合发电装置的浮筒式悬浮隧道，包括风力发电系统、光伏发电系统和浮筒式悬浮隧道，浮筒式悬浮隧道包括隧道管体和与隧道管体相连的浮筒，风力发电系统和光伏发电系统布置在浮筒的顶面，通过电缆向浮筒式悬浮隧道内的用电设备供电。通过浮筒式悬浮隧道和风能‑太阳能联合发电装置的整合，有效地利用海上风能和太阳能转化的电能为悬浮隧道内的用电设备提供可持续的、环保的能源来源，促进了海洋空间的立体开发应用，提高了海洋空间资源的集约化利用程度和空间资源利用效率。风机和光伏板以悬浮隧道的浮筒装置为载体，可有效的降低成本和安装难度，浮筒装置的稳定性确保风机和光伏板在深远海的海域环境中能够持续高效运行。技术研发人员：王恩浩,张程雲,徐万海,高烁受保护的技术使用者：清华大学深圳国际研究生院技术研发日：技术公布日：2024/6/11